Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УНОСА АБСОРБЕНТА В ПРОЦЕССЕ ОСУШКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Изобретение относится к способам контроля процесса осушки природного и попутного газа и может быть использовано в нефтегазовой промышленности, где в производственном процессе для осушки газа применяется моно-, ди-, триэтиленгликоль (далее - абсорбент).

При осушке газа абсорбентом часть его уносится с потоком осушенного газа в магистральные и другие газопроводы. Унос абсорбента - прямые материальные затраты, увеличивающие себестоимость добычи газа или нефти. Попадая в систему магистральных газопроводов вместе с осушенным газом, абсорбент выпадает в них в виде жидкой фазы и этим существенно осложняет работу газопроводов, уменьшая их пропускную способность, уменьшает надежность работы компрессорных станций, а также повышает погрешность измерения расхода газа в системах учета. Поэтому очень важно контролировать унос абсорбента в процессе осушки природного газа.

Известны косвенные способы определения уноса абсорбента за счет измерения уровня в расходных емкостях по технологической цепи установки регенерации абсорбента. Но данные способы имеют следующие существенные недостатки: низкая точность определения уноса абсорбента, так как в технологическом процессе задействовано множество емкостей, отсутствие возможности оперативного определения объемов уноса, а также отсутствие возможности определения уноса абсорбента в отдельно взятом абсорбере, что в конечном счете влияет на качество осушки газа.

Также известен способ определения уноса абсорбента при помощи «измерителя уноса жидкости», принцип действия которого основан на использовании фильтрующего элемента (например, автомобильных масляных фильтров). При определении уноса абсорбента таким способом «измеритель уноса жидкости» подсоединяют к газовой линии на выходе из абсорбера, пропускают газ и отсоединяют. Количество абсорбента определяют по изменению массы фильтрующего элемента. (Руководство по эксплуатации 198 Р.00.00.000 РЭ к прибору - измеритель уноса жидкости ИУ-2).

Недостатками данного способа является то, что в составе осадка на фильтре могут присутствовать вода, углеводородный конденсат и другие примеси, имеющиеся в газе, что не позволяет точно оценивать количество абсорбента в газе. Кроме того, при контакте с воздухом фильтра, имеющего на своей разветвленной поверхности такой активный осушающий агент, как, например, триэтиленгликоль, начинается быстрое осаждение на фильтре влаги из воздуха, что приводит к значительной ошибке при взвешивании, а следовательно, и при определении уноса.

Известен способ определения удельного уноса абсорбента при осушке природного или попутного газа (RU 2274483, G01N 7/04, B01D 53/26, B01D 53/14), в котором анализируемый газ из линии осушенного газа абсорбера, находящийся под давлением, последовательно дросселируют и барботируют в барботере через жидкость (например, ксилол, бензин и т.п.), в которой улавливается и не растворяется жидкая и паровая фазы абсорбента. Абсорбент из барботера стекает в замерную емкость. Температуру жидкости в барботере поддерживают равной температуре точки росы анализируемого газа. Измеряют объем газа, прошедшего через барботер, время заполнения замерной емкости и определяют удельный унос абсорбента.

Недостатками данного способа является то, что в составе улавливаемой жидкости могут присутствовать вода, углеводородный конденсат и другие примеси, имеющиеся в газе, что не позволяет точно оценивать количество абсорбента в газе. Кроме того, при малых концентрациях абсорбента в газе, что характерно для современных установок, для заполнения замерной емкости требуется длительное время и значительные объемы газа (например, при концентрации абсорбента 1 грамм и менее на 1000 м³ газа, потери газа составят не менее 1000 м³).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа определения уноса абсорбента в процессе осушки газа, с целью принятия мер по его уменьшению и снижению трудозатрат на осуществление контроля.

Техническим результатом является более точное определение уноса абсорбента и осуществление периодического контроля уноса абсорбента на выходе из абсорберов, что позволяет выбрать наиболее оптимальные технологические параметры ведения процесса в установках осушки природного газа, в том числе при необходимости проведения технического обслуживания каплеуловительных устройств. Также результатом является ресурсо- и энергосбережение из-за снижения количества абсорбента на кубометр осушенного газа и, как следствие, повышение экологической безопасности процесса осушки газа.

Указанный технический результат достигается в способе определения уноса абсорбента в процессе осушки природного газа, включающем снижение относительно рабочих параметров давления и температуры осушенного газа, согласно изобретению анализируемый газ пропускают через ловушку-змеевик, помещенную в охладитель, на стенках которой конденсируются пары абсорбента, затем сконденсированный абсорбент в лабораторных условиях вымывают дистиллированной водой, определяют его концентрацию в воде и, учитывая объем пропущенного через ловушку-змеевик газа и объем воды, рассчитывают количество абсорбента, содержащегося в растворенном и капельном виде в осушенном товарном газе.

Изобретение поясняется чертежом.

На абсорбер 1, в котором необходимо осуществить контроль уноса абсорбента, монтируют ловушку-змеевик 2, помещенную в охладитель 3, и расходомер 4. Подачу газа в ловушку-змеевик 2 производят открытием вентиля 5. Ловушка-змеевик 2 представляет собой металлическую трубку диаметром от 1 до 15 мм. Диаметр кольца змеевика подбирают, исходя из размера охладителя 3 таким образом, чтобы обеспечить максимальное количество осажденного на стенках абсорбента. Длину ловушки-змеевика 2 подбирают следующим образом: производят отбор газа в охладитель 3 и устанавливают количество осажденного абсорбента на стенках ловушки-змеевика 2, затем увеличивают длину ловушки-змеевика 2 за счет добавления колец и производят повторный отбор пробы. Если количество осажденного абсорбента увеличилось, то операцию повторяют до тех пор, пока количество осажденного абсорбента не станет постоянным.

Способ контроля уноса абсорбента в производственном процессе осушки газа осуществляют следующим образом. Через ловушку-змеевик 2 пропускают из абсорбера 1 необходимое количество газа, замеряя его объем расходомером 4. При этом температура в охладителе 3 может быть в пределах от -5°C до -80°C. Верхняя граница температурного диапазона определяется температурой конденсации паров абсорбента при выбранных условиях, а нижняя граница - практической целесообразностью и свойствами выбранного охладителя. Количество пропущенного газа должно быть таким, чтобы обеспечить минимальную концентрацию абсорбента, необходимую для определения по выбранной лабораторной методике. Например, по «Методике измерений массовой концентрации триэтиленгликоля в природных, сточных водах и в технических жидкостях методом газовой хроматографии, М-01-2015», свидетельство об аттестации №251.0279/01.00258/2015, минимально необходимая концентрация триэтиленгликоля в воде составляет 10 мг/дм³, что соответствует минимально необходимому количеству триэтиленгликоля, сконденсировавшемуся в ловушке-змеевике 0,1 мг. При внутреннем объеме ловушки 1 дм³ и концентрации триэтиленгликоля в газе 1 г на 1000 м³ газа через ловушку необходимо пропустить 100 дм³ газа, что составляет 100-кратный объем ловушки.

Во время прохождения газа через ловушку-змеевик 2 пары абсорбента за счет понижения температуры и давления конденсируются и осаждаются на его внутренних стенках. По окончанию отбора пробы закрывают вентиль 5, ловушку-змеевик 2 отсоединяют и направляют в лабораторию, где абсорбент со стенок вымывают дистиллированной (или деионизованной) водой, и/или водно-спиртовыми растворами низкомолекулярных спиртов, учитывая растворимость абсорбента. В дальнейшем для определения массовых концентраций абсорбента применяют лабораторный хроматограф.

Определение содержания абсорбента в растворе выполняют следующим образом: проводят градуировку хроматографа, разбавление (или концентрирование) пробы, измерение концентрации абсорбента в растворе. После определения концентрации абсорбента в растворе, зная объем раствора, определяют общее содержание осевшего на ловушке-змеевике 2 абсорбента и, учитывая объем пропущенного через него газа, определяют количество абсорбента в осушенном газе по формуле

где C - концентрация абсорбента в газе, мг/м³,

c₁ - концентрация абсорбента в растворе, полученном после промывки ловушки-змеевика, мг/дм³,

V₁ - объем раствора, полученного после промывки ловушки-змеевика, дм³,

V₂ - объем газа, пропущенного через ловушку-змеевик, м³.

Снижение уноса абсорбента осуществляют за счет проведения периодического контроля уноса абсорбента на выходе из абсорберов и выбора наиболее оптимальных технологических параметров процесса (в том числе снижение скорости потока газа) в установках осушки природного газа, а также, при необходимости, проведения технического обслуживания каплеуловительных устройств. Тем самым способ контроля уноса абсорбента в производственном процессе осушки газа позволяет осуществлять выбор наиболее оптимального режима производительности аппарата, учитывая технологические потери абсорбента.